ASTM F1820 Désassemblage de la cupule acétabulaire et de la doublure

La norme ASTM F1820 définit une méthode standardisée pour déterminer la force nécessaire pour retirer l’inlay (doublure) de la cupule acétabulaire. Cet essai est essentiel pour l’assurance qualité et le développement des implants de hanche, car il évalue la stabilité mécanique et la sécurité de l’assemblage entre la doublure et la cupule acétabulaire. Les fabricants et les instituts de recherche utilisent ces essais pour comparer les performances de différentes variantes de matériaux et de design et s’assurer qu’elles résistent aux exigences élevées qu’impose l’utilisation clinique.

Les éprouvettes à tester se composent d’une cupule acétabulaire avec doublure insérée, qui a été montée conformément aux instructions du fabricant. L’ASTM F1820 ne définit pas de dimensions spécifiques, car celles-ci dépendent de la taille de l’implant. Il est toutefois important que l’essai soit réalisé dans des conditions proches de la réalité afin d’obtenir des résultats représentatifs.

L’essai se déroule en plusieurs étapes :

• Serrage de l’éprouvette : la cupule acétabulaire est fixée dans un dispositif de maintien adapté.
• Positionnement de l’unité de charge : un poinçon cylindrique ou conique est inséré de manière centrée dans la doublure.
• Application de la force : le poinçon est sollicité axialement à une vitesse définie jusqu’à ce que la doublure se détache de la cupule.
• Mesure et documentation : la force de désassemblage maximale est enregistrée et documentée.

L’essai peut être réalisé dans différentes conditions, par exemple dans une solution physiologique ou à des températures proches de celles du corps humain, afin d’obtenir des données proches de la réalité.

L’ASTM F1820 comprend plusieurs méthodes d’essai pour évaluer la stabilité mécanique de l'assemblage entre la doublure et la cupule acétabulaire :

Essai d’extraction axiale :

• Détermination de la force maximale nécessaire pour retirer la doublure de la cupule dans la direction axiale.
• Un poinçon agissant axialement appuie sur la doublure à une vitesse constante (par ex. 10-50 mm/min) jusqu’à ce que celle-ci se détache.
• Montre la stabilité mécanique fondamentale de la fixation entre la doublure et la cupule.

Essai de rotation :

• Étude de la résistance à la rotation de la doublure à l’intérieur de la cupule.
• Un dispositif d’application de couple soumet la doublure à une charge de rotation définie, tandis que la cupule reste fixe.
• Simule la sollicitation due aux mouvements de rotation lors d’une utilisation réelle de l’articulation et donne des informations sur la résistance à la torsion.

Essai de levier (essai d’extraction oblique) :

• Simulation de sollicitations asymétriques afin de tester le comportement de l’assemblage en cas de forces excentriques.
• Un poinçon exerce une pression non pas centrale, mais selon un angle défini, sur la doublure.
• Simule des séquences de mouvements réalistes et des sollicitations incorrectes qui peuvent se produire in vivo.

Essais dynamiques :

• Évaluation de la stabilité à long terme par des cycles de charge répétés.
• La cupule acétabulaire est soumise à des forces variables pendant plusieurs milliers, voire millions de cycles de charge.
• Permet de tirer des conclusions sur la durabilité de l’assemblage sous des sollicitations continues proches de la réalité.

L’ASTM F1820 définit des exigences spécifiques pour la machine d’essai, notamment :

• Mesure de force de haute précision : la machine d’essai doit avoir une précision d’au moins ±1 % de la force d’essai maximale.
• Application uniforme et parfaitement axiale de la force : la charge doit être appliquée de manière parfaitement centrée afin de garantir une sollicitation proche de la réalité.
• Vitesse de charge réglable : la vitesse d’essai doit pouvoir être réglée entre 10 mm/min et 50 mm/min.
• Dispositif de maintien rigide : un dispositif de serrage spécialement conçu doit garantir une fixation reproductible de la cupule acétabulaire.
• Enregistrement des mécanismes de défaillance : la machine d’essai doit pouvoir documenter, outre la force d’extraction maximale, les déformations et les mécanismes de rupture.
• Acquisition automatisée des données : la machine doit permettre un enregistrement précis et continu de tous les paramètres d’essai pertinents.
• Précision de répétition : la machine d’essai doit garantir une reproductibilité cohérente des résultats afin de pouvoir réaliser des essais comparatifs de manière fiable.

ZwickRoell propose des solutions d’essai spécialement conçues pour répondre aux exigences de la norme ASTM F1820. Les principaux avantages :

• Systèmes de mesure de haute précision : acquisition de la force de désassemblage avec une précision maximale.
• Flexibilité dans la réalisation des essais : montages d’essai modulaires pouvant être adaptés pour différents designs d’implants.
• Logiciel d’essai testXpert : commande conviviale et évaluation complète des données.
• Adaptations individuelles : développement de dispositifs de maintien et de configurations d’essai spécifiques pour répondre aux besoins des clients.
• De nombreuses années d’expérience : ZwickRoell est un fournisseur mondialement reconnu de systèmes d’essai des matériaux et aide ses clients de l’ingénierie médicale en leur offrant une assistance de premier ordre et des solutions optimisées pour leur application.

Avec une machine d’essai ZwickRoell, vous aurez l’assurance que vos implants de hanche répondent aux normes de qualité les plus élevées et aux exigences réglementaires.